Ændring af brederosion Hazard Index (Behi) Protokol til hurtig vurdering af Streambank Erosion i det nordøstlige Ohio

Summary

Streambank erosion potential can be evaluated and ranked using David Rosgen’s Bank Erosion Hazard Index (BEHI), however this protocol has significant limitations. Here we present protocol modifications to address time constraints, allow nonprofessionals to complete accurate assessments, and account for non-alluvial stream conditions in Northeast Ohio.

Abstract

Understanding the source of pollution in a stream is vital to preserving, restoring, and maintaining the stream’s function and habitat it provides. Sediments from highly eroding streambanks are a major source of pollution in a stream system and have the potential to jeopardize habitat, infrastructure, and stream function. Watershed management practices throughout the Cleveland Metroparks attempt to locate and inventory the source and rate the risk of potential streambank erosion to assist in formulating effect stream, riparian, and habitat management recommendations. The Bank Erosion Hazard Index (BEHI), developed by David Rosgen of Wildland Hydrology is a fluvial geomorphic assessment procedure used to evaluate the susceptibility of potential streambank erosion based on a combination of several variables that are sensitive to various processes of erosion. This protocol can be time consuming, difficult for non-professionals, and confined to specific geomorphic regions. To address these constraints and assist in maintaining consistency and reducing user bias, modifications to this protocol include a “Pre-Screening Questionnaire”, elimination of the Study Bank-Height Ratio metric including the bankfull determination, and an adjusted scoring system. This modified protocol was used to assess several high priority streams within the Cleveland Metroparks. The original BEHI protocol was also used to confirm the results of the modified BEHI protocol. After using the modified assessment in the field, and comparing it to the original BEHI method, the two were found to produce comparable BEHI ratings of the streambanks, while significantly reducing the amount of time and resources needed to complete the modified protocol.

Introduction

Streambank erosion er en naturlig proces; Men overdreven erosion kan bidrage en betydelig mængde af forurening diffuse i form af suspenderet sediment ^2. Øget suspenderet sediment påvirker vandkvaliteten, fysiske og biologiske funktioner af en strøm ^3. Menneskelige påvirkninger kan i høj grad påvirke streambank erosion og øge sediment belastninger ^4, især i byerne systemer, hvor der er en stigning i storm vandafstrømning og uigennemtrængelige overflader ^5. Højere belastninger sediment kan have en negativ indflydelse på vandkvaliteten og økosystemerne i vandløb ^6. Watershed forvaltningspraksis i hele Cleveland Metroparks forsøger at lokalisere og opgørelse kilden og vurdere risikoen for potentielle streambank erosion at hjælpe med effektive strategier ledelse, såvel som i strøm, vandløbsnære, og genoprette levesteder.

David Rosgen, med Wildland Hydrologi, udviklet brederosionHazard Index (Behi), som vurderer modtagelighed streambank erosion på en strøm reach baseret på en kombination af flere eroderbarhed variable ^7. Behi anvender en række indikatorer til at rangere sværhedsgraden og sandsynligheden for streambank erosion, herunder banken materiale, lagdeling, rod dybde og tæthed, krængningsvinkel, den bankfull højde bank højdeforhold til, og mængden af ​​overfladebeskyttelse til stede. Den Behi vurdering tildeler en numerisk værdi, som svarer til en samlet Behi rating (meget lav, lav, moderat, høj, meget høj eller ekstrem), for en bestemt streambank. Denne protokol har været effektiv til at vurdere potentielle streambank erosion ^8-10 og kan bruges sammen med andre vandkvalitet og naturtyper. Streambanks udviser en høj Behi vurdering har vist sig at svare til mindre forskelligartede og mindre stabile smådyrfauna samfund, hovedsageligt bestående af opportunistiske arter ^11. Selvom den oprindelige Behi Fremgangsmåde Is nyttigt, kan det være særdeles tidskrævende, vanskeligt for ikke-fagfolk, og begrænses til bestemte geomorfiske regioner, skræddersyet til alluviale stream vilkår ^12.

Ændringer i denne protokol var nødvendige for at løse disse problemer. A "Pre-Screening Spørgeskema" (figur 1) er udviklet til at identificere og fjerne streambanks, der sandsynligvis vil rangere meget lav eller lav, hvorfor der fokuseres vurderingen på højere erosion områder og reducere mængden af tid og ressourcer, der kræves for at udføre en Behi vurdering af en hel strøm. Spørgeskemaet behandler også geologiske forskelle mellem alluviale og ikke-alluviale stream forhold set i det nordøstlige Ohio, såsom ekstremt nedbrydelig skifer grundfjeld ^13, som ikke ville blive vurderet som et nedbrydeligt materiale baseret på den oprindelige Behi protokollen. Afskaffelse af studienævnet Bank-højdeforhold metriske herunder bankfull fase, som kan væremeget vanskeligt at afgøre, tilladt for en hurtigere streambank vurdering og for ikke-fagfolk at afslutte vurderingen med indledende træning. Denne eliminering af Study Bank-højdeforhold var baseret på en modificeret Behi procedure udviklet af Joe Rathbun i Michigan Department of Environmental Quality ^14. For at eliminere behovet for yderligere beregninger på området, er alle andre parametre udtrykt i procent med undtagelse af bank vinkel og lagdeling og bank materielle justeringer. Root densitet blev oprindeligt udtrykt som procent af jord bestående af rødder, hvor rødderne er forlænget. Dette blev multipliceret med roden dybde til at redegøre for hele bank højde; men vi erstattet dette med en simpel vurdering af tætheden af ​​rødder i hele bank. Der blev foretaget Vurdering justeringer til det oprindelige Behi pointsystemet for at tage højde for afskaffelsen af ​​studienævnet Bank-højdeforhold metriske og skønnede procentsatser. Som beskrevet i den oprindelige Behiprotokol de målte parametre blev konverteret til en risiko rating på 1-10 (10 er den højeste risiko). De risiko-ratings fra 1 til 10 svarer til risikofaktorer ratings af meget lav, lav, moderat, høj, meget høj, og ekstrem potentiel erosion. Disse relationer blev etableret på grundlag af et katalog over feltobservationer ^10. I den modificerede Behi protokollen blev scores for Study Bank-højdeforhold metriske trækkes fra det oprindelige Behi pointsystem for at afspejle nye samlede score og risikoratings (figur 2). Disse modifikationer afbøde begrænsningerne i den oprindelige Behi protokollen i det nordøstlige Ohio og bistået i at opretholde konsistens og reducere brugerens bias.

Den modificerede Behi protokol blev anvendt til at vurdere flere højt prioriterede vandløb inden for Cleveland Metroparks. Den oprindelige Behi vurdering blev udført af uddannet Cleveland Metropark personale, på en længde af strøm for at bekræfte effektiviteten af ​​de ændringer i identivelse streambanks med højere erosion. Den modificerede Behi protokollen bruges af fagfolk, frivillige, ansatte og studerende til at evaluere streambank erosion hele Cleveland Metroparks.

Protocol

1. Streambank Identifikation Identificer en ensartet afsnit af bank på den ene side af åen. Differentiere dette afsnit ved en drastisk anderledes skråning af banken, anderledes bank materiale, eller en pause i vegetation. Denne del af streambank bør være synligt forskelligt fra sektionerne på hver side. Der er ikke et minimum eller maksimal længde på bank. Adskillelse af ekstremt lange sektioner i mindre segmenter vil forenkle vurderingen. 2. Pre-Screening Behi Spørge…

Representative Results

Streambanks der ikke bestod Pre-Screening Spørgeskema og blev ikke vurderet med den modificerede Behi protokollen, rangeret lavt eller meget lavt, når vurderes med den oprindelige Behi protokol (figur 10). Dette understøtter brugen af ​​Pre-Screening Spørgeskema som en måde til hurtigt at identificere streambanks, der oplever moderat til ekstreme satser for erosion. Se figur 10 nedenfor. Generelt blev streambanks vurderede placere…

Discussion

The most critical steps for accurate completion of the modified BEHI protocol are to: correctly identify a uniform section of streambank to assess, if the streambank length has too much variability it is best to separate and assess smaller segments to accurately capture the erodibility of the streambank; complete the Pre-Screening Questionnaire to confirm that a BEHI assessment should be completed on that streambank, if there is uncertainty in whether a bank passes the Pre-Screening Questionnaire, a BEHI assessment shoul…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
200' reel tape measure	Any	N/A	Tape measure can be used to measure bank length and height
Inclinometer	Any	N/A	Inclinometer may be used to measure bank angle.
GPS	Any	N/A	GPS is used to take points along the stream, make sure for mapping purposes to use a GPS that takes accurate readings.
Camera	Any	N/A	Camera is used to take photos of the banks under assessment and of any major stream features.